CN113848597A - 一种压力式雨量计 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种压力式雨量计，包括，支撑筒、承雨筒、量雨筒，承雨筒为顶部开放侧壁竖直的圆柱型水容器，承雨筒的底部呈漏斗状，承雨筒的漏斗状底部最低处设有注水口，注水口的外端连接有注水管，注水口与注水管之间的水流通道上设有第一电磁阀，量雨筒的底部连接有压力传感器，量雨筒的底部还设有排水口伸出支撑筒外，排水口的排水通道上设有第二电磁阀，压力传感器的底面紧固连接所述支撑筒的筒底；本发明通过注水排水的次数、时间段以及每次注水的量的大小进行测算降雨量，由于采用了上下两道电磁阀实时进行注水排水的实时循环的方式，即使是特大暴雨，或者高达50mm/min的高强度瞬时降雨量也可以正常准确的测量。
Description
技术领域
本发明属于气象监测技术领域，尤其涉及一种压力式雨量计。
背景技术
降水量是包括气象、水利、农业等众多行业都需要观测的一个重要量纲，而降水量是指一定时间内，降落到水平面上，假定无渗漏，不流失，也不蒸发，累积起来的水的深度，称为降水量（以毫米为计算单位）。目前使用最广泛的降水量计量设备是翻斗式雨量计，其工作原理为，设备最上面是一个承雨口，承雨口下方是一个特制的翻斗，在翻斗侧面安装有干簧管。当发生降雨时，雨水汇集在承雨口，然后通过承雨口底部的漏斗流入特质的翻斗，翻斗每装满一定的雨量就会翻动一次，在翻动的过程中会触发干簧管闭合一次，从而产生一个脉冲信号，通过计数脉冲信号的数量可以换算出对应的降水量。目前常用的翻斗式雨量计最高分辨率为0.1mm，测量范围4mm/min，误差±4%。安装过程中，不仅需要把底座调平，而且还需要调节翻斗处的微调螺丝，使得翻斗在装满指定水量的时候刚好能翻一斗，如果没有以上步骤的调节，可能会引起较大的测量误差。因此，虽然翻斗式雨量计具有结构简单，成本低的优点，但同时也存在精度较低，测量雨强范围较小，安装调试困难等弊端，因而不能满足日益增长的更高精度测量降水量的需求。
发明内容
本发明提供一种压力式雨量计，包括：支撑筒、承雨筒、量雨筒，支撑筒呈圆柱形，承雨筒为顶部开放侧壁竖直的圆柱型水容器，承雨筒的底部呈漏斗状，承雨筒的漏斗状底部最低处设有注水口，注水口的外端连接有注水管，注水口与注水管之间的水流通道上设有第一电磁阀，量雨筒呈顶部开放的长圆柱型水容器，量雨筒的底部连接有压力传感器，量雨筒的底部还设有排水口伸出支撑筒外，排水口的排水通道上设有第二电磁阀，压力传感器的底面紧固连接所述支撑筒的筒底；注水管的出水口以不接触的方式伸入所述量雨筒的顶部开口内；支撑筒的底部设有控制电路板、电源，控制电路板电分别连接至第一电磁阀、第二电磁阀，控制电路板电连接至压力传感器，控制电路板电连接至电源；当有降雨发生时，由于第一电磁阀常开而第二电磁阀常闭，雨水首先进入承雨筒，然后自注水管流入量雨筒，待压力传感器探测到预设压力阈值后，关闭第一电磁阀，停止向量雨筒注入雨水，然后打开第二电磁阀快速排掉量雨筒内已经测量过的雨水，然后再次关闭第二电磁阀，打开第一电磁阀，再次进行测量。控制电路板根据压力传感器的数据、注水排水的时间以及注水排水的次数得出当前的实时降水量。
优选的，所述承雨筒、量雨筒均采用透明材料制成，透明材料制成的承雨筒、量雨筒有利于操作及测量人员进行实时观测。
更优的，所述量雨筒采用有机玻璃制成。
优选的，所述支撑筒的底部还设有支撑脚。
更优的，所述支撑脚上设有固定孔；支撑脚以及固定孔方便将支撑筒固定在地面或者观测台上，防止风雨中支撑筒发生侧翻影响观测。
优选的，所述承雨筒的内径为200mm，量雨筒的内径为50mm。
优选的，所述承雨筒的高度不小于所述量雨筒的高度。
本发明的有益效果是：
1.本发明通过注水排水的次数、时间段以及每次注水的量的大小进行测算降雨量，由于采用了上下两道电磁阀实时进行注水排水的实时循环的方式，即使是特大暴雨，或者高达50mm/min的高强度瞬时降雨量也可以正常准确的测量，因此，本发明具有测量范围大、测量精度高、安装调试方便的特点。
2.本发明安装时无需进行多余调测，只要调平底座后将支撑筒放于户外即可，不需要调节翻斗容量，安装过程方便快捷。
3.本发明将雨水由承雨筒的200mm的大口径引入量雨筒50mm小口径的有机玻璃管中测量，采用口径由大变小可以有效的提高测量精度。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对本发明实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为一种压力式雨量计的结构示意图；
图2为承雨筒放大示意图；
图3为量雨筒放大示意图。
图中，1、支撑筒；2、承雨筒；3、量雨筒；4、注水口；5、注水管；6、第一电磁阀；7、压力传感器；8、排水口；9、第二电磁阀；10、控制电路板；11、电源；12、支撑脚；13、固定孔。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
在本发明实施例的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明实施例和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。此外，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明实施例中的具体含义。
如图1-3所示，本发明一种压力式雨量计包括：支撑筒1、承雨筒2、量雨筒3，支撑筒1呈圆柱形，承雨筒2为顶部开放侧壁竖直的圆柱型水容器，承雨筒2的底部呈漏斗状，承雨筒2的漏斗状底部最低处设有注水口4，注水口4的外端连接有注水管5，注水口4与注水管5之间的水流通道上设有第一电磁阀6，量雨筒3呈顶部开放的长圆柱型水容器，量雨筒3的底部连接有压力传感器7，量雨筒3的底部还设有排水口8伸出支撑筒1外，排水口8的排水通道上设有第二电磁阀9，压力传感器7的底面紧固连接所述支撑筒1的筒底；注水管5的出水口以不接触的方式伸入所述量雨筒3的顶部开口内；支撑筒1的底部设有控制电路板10、电源11，控制电路板10电分别连接至第一电磁阀6、第二电磁阀9，控制电路板10电连接至压力传感器7，控制电路板10电连接至电源11；当有降雨发生时，由于第一电磁阀6常开而第二电磁阀9常闭，雨水首先进入承雨筒2，然后自注水管5流入量雨筒3，待压力传感器7探测到预设压力阈值后，关闭第一电磁阀6，停止向量雨筒3注入雨水，然后打开第二电磁阀9快速排掉量雨筒3内已经测量过的雨水，然后再次关闭第二电磁阀9，打开第一电磁阀6，再次进行测量。控制电路板10根据压力传感器7的数据以、注水排水的时间以及注水排水的次数得出当前的实时降水量。
进一步的，所述承雨筒2、量雨筒3均采用透明材料制成，透明材料制成的承雨筒2、量雨筒3有利于操作及测量人员进行实时观测。
更进一步的，所述量雨筒3采用有机玻璃制成。
进一步的，所述支撑筒1的底部还设有支撑脚12。
更进一步的，所述支撑脚12上设有固定孔13；支撑脚12以及固定孔13方便将支撑筒1固定在地面或者观测台上，防止风雨中支撑筒1发生侧翻影响观测。
进一步的，所述承雨筒2的内径为200mm，量雨筒3的内径为50mm。
进一步的，所述承雨筒2的高度不小于所述量雨筒3的高度。
实施例
本实施例中，压力式雨量计的承雨筒2采用200mm内径圆柱外形，量雨筒采用50mm内径细长圆柱。
当有降雨发生时，由于第一电磁阀6常开而第二电磁阀9常闭，雨水首先进入承雨筒2，然后自注水管5流入量雨筒3，待压力传感器7探测到预设压力阈值后，关闭第一电磁阀6，停止向量雨筒3注入雨水，然后打开第二电磁阀9快速排掉量雨筒3内已经测量过的雨水，然后再次关闭第二电磁阀9，打开第一电磁阀6，再次进行测量。控制电路板10根据压力传感器7的数据、注水排水的时间以及注水排水的次数得出当前的实时降水量。
位于有机玻璃管制成的量雨筒3上端的第一电磁阀6处于常开状态，正常情况下，雨水都可以畅通的从这个电磁阀通过，但是在暴雨状态下，量雨筒3很快会被灌满，此时系统会自动关闭上端的第一电磁阀6，待有量雨筒3中的雨水测量完成并排出后，再打开第一电磁阀6，继续进行测量。因为承雨筒2容积很大，可以很好的起到缓存雨水的作用，同时压力传感器7测量速度也很快，即使是遇见了特大暴雨，也不会导致承雨筒2雨水外漏。
量雨筒3内径较小，实际使用时可根据精度、量程等要求选择不同尺寸，以本实施例中的内径50mm为例，雨水先流入承雨筒2，再流入量雨筒3，这部分雨水的体积不变，根据圆柱体体积计算公式：
体积 = 表面积 * 高度
可以推导出
雨水高度（承雨筒2） =雨水高度（量雨筒3）
由此可知，有量雨筒3的雨水高度的十六分之一就是承雨筒2中的雨水高度，即降水量。因为在计算时，量雨筒3中雨水高度需要除以16，那么测量误差同样也除以16，以量程为500mm，精度为千分之一的压力传感器为例，其自身的精度为0.5mm，但在本发明中，其最后测得的降雨量精度高达0.031mm。而且在测量过程中，采用差分测量原理，即每次测量完，量雨筒3内雨水不完全排空，需留一小部分作为基准，下次雨水流入时，用本次测量值减去上次基准值，即可算出本次雨水真实值。这样做的好处是，可以消除因量雨筒3内残留泥沙或藓类植物而造成的测量偏差，从而使得测量更加精准。
底部的第二电磁阀9处于常闭状态，其作用是控制排水，每当量雨筒3内的雨水测量完成后，系统就会开启第二电磁阀9，排出已测量雨水。
综上所述，本发明一种压力式雨量计，通过注水排水的次数、时间段以及每次注水的量的大小进行测算降雨量，由于采用了上下两道电磁阀实时进行注水排水的实时循环的方式，即使是特大暴雨，或者高达50mm/min的高强度瞬时降雨量也可以正常准确的测量，因此本发明拥有广泛的应用前景。
本说明书中的各个实施方式采用递进的方式描述，各个实施方式之间相同或相似的部分互相参见即可，每个实施方式重点说明的都是与其他实施方式的不同之处。
以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对本发明限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域普通技术人员应当理解：其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明技术方案的范围。
Claims (7)
1.一种压力式雨量计，其特征在于，包括：支撑筒（1）、承雨筒（2）、量雨筒（3），所述支撑筒（1）呈圆柱形，所述承雨筒（2）为顶部开放侧壁竖直的圆柱型水容器，所述承雨筒（2）的底部呈漏斗状，所述承雨筒（2）的漏斗状底部最低处设有注水口（4），所述注水口（4）的外端连接有注水管（5），所述注水口（4）与所述注水管（5）之间的水流通道上设有第一电磁阀（6），所述量雨筒（3）呈顶部开放的长圆柱型水容器，所述量雨筒（3）的底部连接有压力传感器（7），所述量雨筒（3）的底部还设有排水口（8）伸出所述支撑筒（1）外，所述排水口（8）的排水通道上设有第二电磁阀（9），所述压力传感器（7）的底面紧固连接所述支撑筒（1）的筒底；
所述注水管（5）的出水口以不接触的方式伸入所述量雨筒（3）的顶部开口内；
所述支撑筒（1）的底部设有控制电路板（10）、电源（11），所述控制电路板（10）电分别连接至所述第一电磁阀（6）、第二电磁阀（9），所述控制电路板（10）电连接至所述压力传感器（7），所述控制电路板（10）电连接至所述电源（11）。
2.根据权利要求1所述的一种压力式雨量计，其特征在于，所述承雨筒（2）、量雨筒（3）均采用透明材料制成。
3.根据权利要求2所述的一种压力式雨量计，其特征在于，所述量雨筒（3）采用有机玻璃制成。
4.根据权利要求1所述的一种压力式雨量计，其特征在于，所述支撑筒（1）的底部还设有支撑脚（12）。
5.根据权利要求4所述的一种压力式雨量计，其特征在于，所述支撑脚（12）上设有固定孔（13）。
6.根据权利要求1所述的一种压力式雨量计，其特征在于，所述承雨筒（2）的内径为200mm，所述量雨筒（3）的内径为50mm。
7.根据权利要求1所述的一种压力式雨量计，其特征在于，所述承雨筒（2）的高度不小于所述量雨筒（3）的高度。
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